一種結構裂紋在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于裂紋監(jiān)測技術，具體涉及一種結構裂紋在線監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前國內(nèi)外針對結構健康(損傷)監(jiān)測主要有兩類基本方法:應力應變監(jiān)測和直接裂紋監(jiān)測。應力應變監(jiān)測包括應變片法、疲勞壽命片(亦稱疲勞壽命計)、光纖法、壓電法等監(jiān)測手段；而直接監(jiān)測裂紋的方法包括斷裂絲片、聲發(fā)射法、CVM(相對真空度)、MWM —Arrays (柔性電禍流陣列)。
[0003](I)無損檢測法:包括射線探傷、超聲檢測、滲透探查、磁粉檢測、渦流檢測等無損檢測手段一般都是一些被動的“事后技術行為”，只有結構分解時，在滿足某種無損“檢測”技術所需環(huán)境下才能對結構損傷情況進行“檢測”，一般不能實時、在線地進行損傷監(jiān)測。
[0004](2)應變片法:該方法只能完成結構的應力應變測量，無法直接檢測結構的裂紋損傷，對應力場的感受具有較強的方向性，且結構件受力復雜情況下，預先粘貼應變片很難準確定位，同時應變片自身的壽命較短，一般不能與被監(jiān)控結構同壽，因而難以實現(xiàn)對重要部件“結構健康狀態(tài)”長期監(jiān)測，更多的是用于全尺寸疲勞試驗。例如俄羅斯在Su27設備全尺寸疲勞試驗時采用應變片進行裂紋監(jiān)測，所貼應變片達10000片之多，但仍未全面、及時、準確地監(jiān)測到Su27設備疲勞裂紋，大部分關鍵危險部位的裂紋是通過事后的檢測發(fā)現(xiàn)的。
[0005](3)光纖法:主要用于應變和溫度等信號的測量，多用于復合材料結構損傷監(jiān)測，采用埋入式法影響基體結構，較大區(qū)域應變監(jiān)測有優(yōu)勢，一般不能直接監(jiān)測裂紋，且監(jiān)測孔邊裂紋的難度大。其設備控制系統(tǒng)較復雜，接口穩(wěn)定性不夠。
[0006](4)聲發(fā)射法:聲發(fā)射技術已成功監(jiān)測全尺寸設備疲勞實驗中承力結構的開裂，但對噪聲的敏感和相關信號處理的滯后性，使得實際飛行應用受到較大限制。
[0007](5)CVM法:對硅橡膠真空管粘貼工藝要求較高，從其工作原理來看，需要很高的粘結密封質量才能保證其正常工作，系統(tǒng)設計較復雜，不能用于高溫等惡劣的工作環(huán)境，對氣體稀薄和油水密封環(huán)境不適用?？梢宰鳛椴考鸭y測試方法，但對于實際復雜的應力集中部位處監(jiān)測的復雜性明顯增加。
[0008](6)壓電法:壓電傳感器(壓電陶瓷和PVDF等)大量應用于結構變形監(jiān)測，一般不能直接監(jiān)測裂紋，其脆性和安裝方式使得工作壽命較短、耐久性差，相關信號處理系統(tǒng)也較復雜，難以適應設備封閉主承力結構裂紋的長期監(jiān)測。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]為了解決現(xiàn)有技術存在的上述問題，本實用新型提供了一種結構裂紋在線監(jiān)測系統(tǒng)。
[0010]本實用新型所采用的技術方案為:
[0011 ] 一種結構裂紋在線監(jiān)測系統(tǒng)，其改進之處在于:所述系統(tǒng)包括依次連接的所述裂紋監(jiān)測傳感器、裂紋監(jiān)測采集器和裂紋監(jiān)測處理器；
[0012]所述裂紋監(jiān)測傳感器包括依次設置的信息傳感層，信息采集層和保護層;所述信息采集層屬于電阻性元器件，所述信息傳感層由聚合物、導電粒子和膠粘劑組成，所述保護層由聚酰亞胺膜和AB膠或金屬構件組成；
[0013]所述裂紋監(jiān)測采集器包括采集器殼體、主控芯片、A/D采集轉換模塊、多路開關控制器、顯示燈、CAN通信接口和供電電路;所述主控芯片、多路開關控制器、CAN通信接口和顯示燈協(xié)同工作；
[0014]所述裂紋監(jiān)測處理器包括處理器殼體、中央處理器、多路通信選擇開關電路、通信選擇開關驅動電路、顯示驅動模塊、顯示燈、USB通信接口、數(shù)據(jù)存儲器、時鐘模塊和寬輸入電壓電路模塊;所述寬輸入電壓電路模塊接受外部寬范圍電壓輸入，提供穩(wěn)定電壓源;所述中央處理器控制通信選擇開關驅動電路、多路通信選擇開關電路、USB通信接口、時鐘模塊、數(shù)據(jù)存儲器和顯示燈協(xié)同工作；
[0015]所述裂紋監(jiān)測采集器實時循環(huán)測量每個裂紋監(jiān)測傳感器阻值，并以數(shù)字通訊的形式發(fā)送給裂紋監(jiān)測處理器。
[0016]優(yōu)選的，中央處理器、多路通信選擇開關電路、通信選擇開關驅動電路、顯示驅動模塊、顯示燈、USB通信接口、數(shù)據(jù)存儲器、時鐘模塊和寬輸入電壓電路模塊集成在裂紋監(jiān)測處理器中PCB板上。
[0017]優(yōu)選的，所述主控芯片、A/D采集轉換模塊、多路開關控制器、顯示燈、CAN通信接口和供電電路集成在裂紋監(jiān)測采集器中PCB板上。
[0018]優(yōu)選的，所述裂紋監(jiān)測處理器連接I?8個裂紋監(jiān)測采集器，通過4根導線連接。
[0019]優(yōu)選的，所述裂紋監(jiān)測采集器連接I?8個裂紋監(jiān)測傳感器，通過4根導線連接。
[0020]優(yōu)選的，所述主控芯片為嵌入式ARM處理器。
[0021]優(yōu)選的，所述中央處理器采用高性能處理芯片STM32F105R8T6，負責處理與上位機端通信、與裂紋監(jiān)測采集器端數(shù)據(jù)巡查接收、數(shù)據(jù)信息添加時間標志、指示燈顯示狀態(tài)管理、數(shù)據(jù)異常狀態(tài)判斷管理以及管理其他相關單元的協(xié)同工作。
[0022]優(yōu)選的，所述采集器殼體和處理器殼體均采用電磁屏蔽設計的航空鋁。
[0023]本實用新型的有益效果為:
[0024]本實用新型根據(jù)工程實際需要設計成結構裂紋在線實時監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)由I?64通道(傳感器)、I?8個裂紋監(jiān)測采集器和I個裂紋監(jiān)測處理器組成。數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)可測量的傳感器通道數(shù)根據(jù)實際需要在I?64之間選擇;本實用新型根據(jù)工程實際需要設計成為結構裂紋實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，采用分布式結構布局，I個處理器連接8個采集器，I個采集器連接8個傳感器，采集器與傳感器組就近分布，構成一個分布式監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)，與傳統(tǒng)連接方式相比分布均勻，導線用量少、質量輕，傳輸更可靠，工作更穩(wěn)定。
[0025]本實用新型數(shù)據(jù)采集采用四線制線路，裂紋傳感器的測量電阻達到πιΩ級的測量分辨率，數(shù)據(jù)采集精度很高。同時，為了保證測試電路的安全性，采用mA級的小電流測量，因此電壓采集量為微伏級的小信號。系統(tǒng)具有完備的抗干擾電路，從測試線纜屏蔽、電源隔離、電路板級防護和外殼屏蔽四個方面進行電磁兼容設計。可有效抵抗外界電磁干擾，保證系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下的測量精度和πιΩ級的分辨率。
[0026]本實用新型選用適當?shù)姆菍щ姴牧献鳛樾畔鞲袑?，使用專用設備在信息傳感層上制備信息采集層，在信息采集層焊線后加上保護層，用納米化膠粘劑和非導電材料共同作為信息傳感層，實現(xiàn)與結構件的粘接固化。通過專用廠房、設備、檢測儀器、管理制度和具有資質的人員制造傳感器，實現(xiàn)傳感器制備的產(chǎn)品化，專業(yè)化。
【附圖說明】
[0027]圖1是本實用新型提供的一種結構裂紋在線監(jiān)測系統(tǒng)結構示意圖；
[0028]圖2是本實用新型提供的一種裂紋監(jiān)測傳感器結構示意圖；
[0029]圖3是本實用新型提供的一種裂紋監(jiān)測采集器結構示意圖；
[0030]圖4是本實用新型提供的一種裂紋監(jiān)測處理器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0032]以下描述和附圖充分地示出本實用新型的具體實施方案，以使本領域的技術人員能夠實踐它們。其他實施方案可以包括結構的、邏輯的、電氣的、過程的以及其他的改變。實施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨的組件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實施方案的部分和特征。本實用新型的實施方案的范圍包括權利要求書的整個范圍，以及權利要求書的所有可獲得的等同物。在本文中，本實用新型的這些實施方案可以被單獨地或總地用術語“實用新型”來表示，這僅僅是為了方便，并且如果事實上公開了超過一個的實用新型，不是要自動地限制該應用的范圍為任何單個實用新型或實用新型構思。
[0033]如圖1所示，本實用新型提供了一種結構裂紋在線監(jiān)測系統(tǒng)具體結構如下:結構裂紋監(jiān)測系統(tǒng)由裂紋傳感器(LGQ)和數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)(包括LCQ-1A型裂紋監(jiān)測采集器和LJQ-1A裂紋監(jiān)測處理器)組成，可實現(xiàn)在線實時監(jiān)測功能。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)可測量的傳感器通道數(shù)根據(jù)實際需要選定I?64通道;整個系統(tǒng)由I?64個裂紋監(jiān)測傳感器，I?8個裂紋監(jiān)測采集器和I個裂紋監(jiān)